Блюз черных дыр и другие мелодии космоса

Разработанная учеными вакуумная система детектора экономически эффективна и впечатляет своими масштабами. На Земле существуют вакуумные камеры и с меньшей плотностью остаточного газа, но ни одна из них не сравнится размерами с установкой LIGO. Вакуум в трубах был создан в 1998 году, и с тех пор детектор еще ни разу не был дева-куумирован до атмосферного давления. При проведении работ по модернизации детектора LIGO были заменены все его элементы – кроме вакуума. Вакуум в детекторе должен сохраняться в течение всей жизни эксперимента. Нарушение вакуума положит эксперименту конец. Как сказал однажды Майк Лэндри, “мы все тогда сможем разойтись по домам”.

(Рай, впрочем, готов с этим поспорить: “Да, это не очень просто, но и не невозможно. Если понадобится, мы сумеем восстановить вакуум”.)

Однажды в три часа ночи начальник службы безопасности ядерного объекта зашел в здание обсерватории с вопросом: “Вы ничего не слышали?” Майк проехал по вспомогательной дороге и обнаружил грузовик, который врезался в цементную оболочку одного из плеч интерферометра. Хэнфорд патрулируется сотрудниками службы безопасности федерального подчинения, и эти симпатичные могучие ребята в устрашающей униформе вооружены до зубов. Однако же некоторые из них обожают втопить газ и разогнаться в темноте, забыв о своем плохом знании местных географических реалий. Пересекая поросшую редким кустарником равнину на скорости 50 миль в час (примерно 8о км/час), один из любителей быстрой езды врезался в плечо интерферометра, заработав в результате перелом плеча собственного. И ребра, кстати, тоже.

Хотя эта авария не нарушила вакуум, такое вполне могло случиться. Если бы отверстие в трубе оказалось размером с десятицентовую монету, то всасываемый из атмосферы воздух со зловещим свистом уничтожил бы весь эксперимент. Но наличие достаточно большого отверстия могло иметь летальные последствия – это было бы сравнимо с разгерметизацией на космической станции, с той лишь разницей, что в данном случае пустота находится внутри самого корабля.

Автомобили представляют для эксперимента серьезную помеху, даже если не врезаются в трубы. Обсерватория чрезвычайно чувствительна к колебаниям земной поверхности. Это, помимо всего прочего, еще и очень чувствительный сейсмограф. Например, детектор ощущает грузовики, проезжающие по близлежащим трассам. Проблемы создают и акустические шумы. Были обнаружены корреляции шумов детектора со временем прилета и отлета самолетов в местном аэропорте.

Солнце и Луна вызывают колебания зеркал, и для восстановления их исходных местоположений требуются дополнительные магниты. Сейсмометры регистрируют локальные движения земной коры, и для компенсации этих перемещений требуется устанавливать гидравлические системы. Все эти различные помехи необходимо отличать от истинного сигнала. Мы слышим и звучание самого прибора. Он урчит от приливного действия небесных тел, ворчит при оседании земли, реагирует на остаточное тепло в элементах своей конструкции, на квантовые флуктуации и на давление в лазере.

Зеркала интерферометра заслуживают того, чтобы рассказать о них отдельно. На глаз они кажутся совершенно прозрачными, практически невидимыми. Они – идеальные отражатели оптического света. Вся их мощь заключается в способности отражать лазерный луч. Производство зеркал поручили компаниям, являющимся общепризнанными лидерами в этой области. Чтобы получить максимально возможную отражающую способность и минимизировать потери, зеркала были покрыты восьмьюдесятью отражающими слоями. Коэффициент отражения этих зеркал составляет 99.999 %.

Зеркала весом в 42 килограмма подвешены на необычайно тонких стеклянных волокнах, потому что их нельзя просто прикрутить к своду тоннеля. Если бы зеркала были жестко зафиксированы, они не были бы чувствительны к колебаниям пространства-времени, не раскачивались бы на поверхности гравитационных волн. Вот оно, основное затруднение – неизбежная схватка между стабильностью и чувствительностью. Толщина стеклянных волокон примерно в два раза превышает толщину человеческого волоса, поэтому они легко ломаются даже при случайном прикосновении.

Руководитель LHO Фред Рааб видит в эксперименте баланс между изяществом и грубой силой. Луч света мегаваттного лазера, отражаясь между зеркалами резонатора, являет собой источник опасности. Когда положение зеркал выходит за допустимые пределы, мегаваттный луч лазера сбрасывается на фотодиод, рассчитанный на поглощение только очень малой доли фотонов. И однажды фотодиод сожгли. После этого для его защиты были разработаны специальные створки из нержавеющей стали, которые моментально смыкаются в случае аварии. Но был случай, когда луч упал на металлические створки, подпалив и их. Расплавленный материал створок испарился внутрь вакуумного объема.